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黄土高原旱地农田土壤呼吸及其影响因素分析

作　者: 孙小花
导　师: 张仁陟
学　校: 甘肃农业大学
专　业: 植物营养学
关键词: 农田土壤呼吸春小麦豌豆
分类号: S154
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文根据设置在位于陇中黄土高原的定西市李家堡镇已经进行了8年的定位试验,研究了不同耕作措施对农田土壤呼吸速率的影响,试图从碳循环角度研究不同耕作措施对旱作农田土壤呼吸速率的响应,以期为指导农业生产提供理论及科学依据,最终选出适宜在黄土高原旱区推广的农业耕作措施。本试验设6个处理,即T:传统耕作;NT:免耕不覆盖;TS:传统耕作结合秸秆还田;NTS:免耕秸秆覆盖;TP:传统耕作结合地膜覆盖;NTP:免耕结合地膜覆盖。采取春小麦、豌豆双序列轮作,即春小麦→豌豆序列(简称W序列)和豌豆→春小麦序列(简称P序列),四次重复。于2008年分别对春小麦、豌豆双序列轮作下的土壤呼吸速率及其相对应时间的地温、冠层温度、土壤含水量、大气CO2浓度进行了测定。结果表明:1免耕秸秆覆盖处理和传统耕作处理下:春小麦地土壤呼吸速率日变化明显,免耕秸秆覆盖处理明显低于传统耕作处理;而豌豆地土壤呼吸日变化不明显。2在春小麦和豌豆整个生育期内土壤呼吸速率都表现出明显的变化趋势。春小麦地土壤呼吸速率表现为三峰曲线,分别在拔节前期、灌浆期和收后达到高峰期;豌豆地土壤呼吸速率则表现为四峰曲线,分别在五叶期、吐丝期、开花结荚期和收后达到高峰期。3不同层次地温对土壤呼吸的影响进行分析。结果表明:⑴在春小麦地T处理中,0cm地温(即地表温度)对土壤呼吸速率的决定程度最大、总贡献最大、直接作用最大。在春小麦地NTS处理中,5cm地温对土壤呼吸速率的决定程度最大、总贡献最大、直接作用最大。⑵在豌豆地T处理、NTS处理中,均是0cm地温(即地表温度)对土壤呼吸速率的决定程度最大、总贡献最大、直接作用最大。4春小麦和豌豆冠层温度均与土壤呼吸速率呈显著线性相关。春小麦孕穗期冠层温度与土壤呼吸速率的相关性最高,灌浆期次之;豌豆开花结荚期冠层温度与土壤呼吸速率的相关性最高,分枝期次之。5春小麦地和豌豆地中土壤含水量与土壤呼吸速率都存在极显著的凸向上相关,保护性耕作下的相关性都高于传统耕作,其中免耕秸秆覆盖处理的春小麦地和豌豆地土壤含水量与土壤呼吸的相关性在各层次土壤含水量中均为最高,10～30cm土壤含水量对春小麦地土壤呼吸的影响最大,5～10cm土壤含水量对豌豆地土壤呼吸影响最为大。6以大气温度、地表温度、5 cm地温、10 cm地温、0～5、5～10和10～30 cm土壤含水量作为水、热因子,并对土壤呼吸的影响进行分析。结果表明:⑴在春小麦地T处理中:0～5cm土壤含水量对土壤呼吸速率有极显著的直接作用,而且贡献最大;5～10cm土壤含水量对土壤呼吸速率的决定程度最大,同时直接作用最大。在春小麦地NTS处理中:10～30cm土壤含水量对土壤呼吸速率有极显著的直接作用,而且贡献最大、决定程度最大、直接作用最大。⑵在豌豆地T处理中:10～30cm土壤含水量对土壤呼吸速率有极显著的直接作用,而且贡献最大、决定程度最大、直接作用最大。在豌豆地NTS处理中:5～10cm土壤含水量对土壤呼吸速率有极显著的直接作用,而且贡献最大、决定程度最大、直接作用最大。7农田大气CO2浓度与农田土壤呼吸速率存在一定的负相关关系,即农田土壤呼吸速率随农田大气CO2浓度的升高而降低,反之,随着农田大气CO2浓度的降低而升高。8与传统耕作相比,免耕秸秆覆盖(NTS)、免耕(NT)、传统耕作秸秆还田(TS)、传统耕作结合地膜覆盖(TP)、免耕结合地膜覆盖(NTP)5种保护性耕作措施都能不同程度地降低土壤呼吸,其中免耕秸秆覆盖(NTS)优势最明显。

全文目录

摘要  5-7
SUMMARY  7-10
英文缩略表  10-14
第一章文献综述  14-29
  1.1 研究背景  14-15
  1.2 国内外研究现状  15-18
  1.3 土壤呼吸  18-27
    1.3.1 土壤呼吸的定义  18
    1.3.2 土壤呼吸影响因素的研究  18-25
      1.3.2.1 地温对土壤呼吸的影响  19-20
      1.3.2.2 冠层温度的影响  20
      1.3.2.3 土壤含水量的影响  20-21
      1.3.2.4 温度和湿度的综合影响  21-23
      1.3.2.5 耕作方式对土壤呼吸的影响  23-24
      1.3.2.6 大气中 CO_2 浓度的影响  24
      1.3.2.7 植被类型对土壤呼吸的影响  24
      1.3.2.8 其它影响因素  24-25
    1.3.3 土壤呼吸的测定方法  25-27
      1.3.3.1 间接方法  25-26
      1.3.3.2 直接方法  26
      1.3.3.3 测量方法比较  26-27
  1.4 旱作农田土壤呼吸研究的意义  27-29
    1.4.1 旱作农田土壤呼吸不仅影响着大气中CO_2 的含量，还影响着全球气候变化  27
    1.4.2 旱作农田土壤呼吸不仅是全球碳库的一个重要组成部分，而且是其中最活跃的部分  27-28
    1.4.3 减少土壤碳排放是黄土高原旱作农业可持续发展的基础  28-29
第二章研究思路与方法  29-32
  2.1 研究目标  29
  2.2 试区概况及试验设计  29-30
    2.2.1 试区概况  29
    2.2.2 试验设计及材料方法  29-30
  2.3 研究方法  30-31
    2.3.1 土壤呼吸测定  30-31
    2.3.2 同期观测的其他数据  31
  2.4 数据分析  31-32
第三章结果与分析  32-54
  3.1 不同耕作措施下土壤呼吸的日变化  32-33
    3.1.1 春小麦地土壤呼吸速率日变化  32-33
    3.1.2 豌豆地土壤呼吸速率日变化  33
    3.1.3 春小麦地和豌豆地土壤呼吸速率日变化比较  33
  3.2 土壤呼吸速率的季节变化  33-35
    3.2.1 春小麦地土壤呼吸速率的季节变化  34
    3.2.2 豌豆地土壤呼吸速率的季节变化  34
    3.2.3 春小麦地和豌豆地土壤呼吸速率季节变化比较  34-35
  3.3 环境因子对土壤呼吸速率的影响  35-49
    3.3.1 土壤温度对土壤呼吸速率的影响  35-39
      3.3.1.1 春小麦地土壤不同层次温度对土壤呼吸速率的影响  35-36
        3.3.1.1.1 T 处理下土壤不同层次温度对土壤呼吸速率的影响  35-36
        3.3.1.1.2 NTS 处理下土壤不同层次温度对土壤呼吸速率的影响  36
      3.3.1.2 豌豆地土壤不同层次温度对土壤呼吸速率的影响  36-39
        3.3.1.2.1 T 处理下土壤不同层次温度对土壤呼吸速率的影响  36-38
        3.3.1.2.2 NTS 处理下土壤不同层次温度对土壤呼吸速率的影响  38-39
    3.3.2 冠层温度对土壤呼吸速率的影响  39-41
      3.3.2.1 冠层温度对春小麦地土壤呼吸速率的影响  40
      3.3.2.2 冠层温度对豌豆地土壤呼吸速率的影响  40-41
      3.3.2.3 冠层温度对春小麦地和豌豆地土壤呼吸速率影响的比较  41
    3.3.3 土壤含水量对土壤呼吸速率的影响  41-43
      3.3.3.1 土壤含水量对春小麦地土壤呼吸速率的影响  42
      3.3.3.2 土壤含水量对豌豆地土壤呼吸速率的影响  42-43
    3.3.4 温度和湿度综合因素对土壤呼吸的影响  43-48
      3.3.4.1 春小麦地水热综合因子对土壤呼吸速率的影响  43-45
        3.3.4.1.1 T 处理下水热综合因子对土壤呼吸速率的影响  43-44
        3.3.4.1.2 NTS 处理下水热综合因子对土壤呼吸速率的影响  44-45
      3.3.4.2 豌豆地水热综合因子对土壤呼吸速率的影响  45-48
        3.3.4.2.1 T 处理下水热综合因子对土壤呼吸速率的影响  45-47
        3.3.4.2.2 NTS 处理下水热综合因子对土壤呼吸速率的影响  47-48
    3.3.5 大气 CO_2 浓度对土壤呼吸速率的影响  48-49
  3.4 不同耕作措施对土壤呼吸速率的影响  49-54
    3.4.1 不同耕作处理间土壤呼吸速率的变化差异  49-51
    3.4.2 不同耕作处理下土壤呼吸速率的动态差异  51-53
    3.4.3 不同耕作处理对春小麦地和豌豆地土壤呼吸速率影响的比较  53-54
第四章结论与讨论  54-57
  4 结论  54-55
  5 讨论  55-57
参考文献  57-63
致谢  63-64
导师简介  64-65
作者简介  65

黄土高原旱地农田土壤呼吸及其影响因素分析

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